Методы менеджмента качества

кую обработку рабочих и базовых элементов деталей до предельного технического уровня технологической точности, либо уменьшение не­ определенности параметра цепи путем регулировки с помощью специ­ ально введенного в конструкцию устройства.

Компенсация путем воздействия на частные неопределенности па­ раметров предполагает целенаправленное воздействие (компенсацию) суммарной неопределенности замыкающего параметра цепи (напри­ мер, набор прокладок в подшипниковом узле). Этот способ ассоцииру­ ется с введением в параметрическую цепь поправки определенного знака и величины, которая условно сводит к нулю суммарную неопре­ деленность замыкающего параметра.

Второй путь является более эффективным, но он часто имеет как принципиальные, так и технические ограничения: не всегда введением одной поправки на замыкающем параметре цепи возможно решить за­ дачу компенсирования. Причина — сложная зависимость проявления неопределенности замыкающего параметра цепи от входной координа­ ты. Особенно это характерно для преобразующих функциональных устройств и изделий.

Технологические методы компенсирования представляют собой спе­ циальные технологические процессы дополнительной обработки рабо­ чих или базовых элементов деталей, называемые доводкой, пригонкой. Эти процессы условно называют технологическими компенсаторами.

Доводка предполагает дополнительную индивидуальную финиш­ ную обработку рабочего или базового элемента детали до необходимо­ го уровня точности, например доводка рабочей поверхности кулачка.

Пригонка предполагает финишную обработку обоих элементов кон­ тактной пары до необходимого уровня точности. Различают пригонки раздельные и совместные, последние называют также притирками.

Технологические методы компенсации применяются преимущест­ венно в Мелкосерийном и единичном производстве, в серийном же и крупносерийном они допустимы лишь при наличии специализиро­ ванного оборудования. Существенными недостатками технологичес­ ких методов являются их низкая производительность и необходимость высокой квалификации исполнения.

Пример 1. При контроле полного радиального биения цилиндричес­ кой детали, установленной в центрах 1, необходимо обеспечить жест­ кий допуск соосности осей центров для уменьшения неопределеннос­ тей, связанных с базированием контролируемой детали в контрольном приспособлении (рис. 14.3). При конструировании контрольного при­ способления было принято решение о введении технологического ком­ пенсатора —операции доводки деталей оснований центров 2. Если при

установке в центрах образцовой детали показания измерительного при­ бора 3 в крайних сечениях будут разные, то одну из прокладок подшлифовывают до тех пор, пока не будет обеспечена идентичность показа­ ний измерительного прибора 3 в крайних сечениях.

Рис. 14.3. Пример применения технологической компенсации неопределенности

базирования детали в контрольном приспособлении

Конструктивныеметоды компенсации основаны на том, что в процес­ се разработки изделия в составе конструкции предусматриваются спе­ циальные конструктивные узлы, позволяющие целенаправленно воз­ действовать на неопределенность (первичную или приведенную). Такие конструктивные узлы называют конструктивными компенсаторами. Действие конструктивных компенсаторов основано на осуществлении целенаправленных малых линейных перемещений (в том числе линей­ ных деформаций) или поворотов (в том числе угловых деформаций) элементов конструкции изделия или его структурного компонента.

Пример 2. В соответствии с техническим заданием необходимо изго­ товить контрольное приспособление для контроля перпендикулярности поверхностей призматической детали 1. На начальных этапах конструи­ рования выбрана схема измерения, представленная на рис. 14.4.

В результате проектирования норм точности контрольного приспо­ собления принято решение о компенсировании неопределенности параметров, связанных с базированием детали в приспособлении, вы­ зывающих отклонение от перпендикулярности линии измерений от­ носительно контролируемой поверхности детали. Используем конст­ руктивный метод компенсации неопределенности, представленный на рис. 14.5.

2

Рис. 14.4. Первоначальная схема измерения отклонения от перпендикулярности

поверхностей призматической детали

Рис. 14.5. Пример применения конструктивной компенсации неопределенности

базирования детали в контрольном приспособлении для измерения отклонения от перпендикулярности поверхностей призматической детали

Одну из опор 2 выполним регулируемой с помощью механизма тон­ ких перемещений типа «микрометрический винт». В методике выпол­ нения измерений появится процедура: «Перед каждой серией измере­ ний необходимо регулировать точность контрольного приспособления по образцовой детали. С помощью регулирования положения контро­ лируемой детали микрометрическим винтом следует добиться того, чтобы показания измерительного прибора 3 в крайних сечениях (верх­ нем и нижнем) были одинаковыми...». После этого можно осуществ­ лять процесс контроля деталей.

Различают конструктивные компенсаторы разового и непрерывного (автоматического) действия.

Конструктивные компенсаторы разового действия используются в процессе сборки изделия или его структурного компонента, и после

достижения требуемого результата их размеры жестко фиксируются, оставаясь неизменными во времени.

Если компенсируемая неопределенность параметра цепи постоянна для данного экземпляра объекта, например неопределенность положе­ ния рабочего элемента одной схемной детали относительно рабочего элемента другой, то компенсатора разового действия достаточно, чтобы добиться требуемого результата. Если же компенсируемая неопреде­ ленность параметра цепи переменна, то с помощью компенсаторов ра­ зового действия можно устранить лишь постоянную составляющую неопределенности.

Компенсаторы непрерывного действия существенно сложнее первых и применяются реже, в основном для компенсации переменных, пре­ имущественно регулярных неопределенностей. Примерами являются: силовое замыкание с помощью пружины в кинематических парах для выборки как постоянной, так и переменной составляющих зазора (см. рис. 11.10, б); автоматическая компенсация влияния колебаний темпе­ ратуры (рис. 14.6) и т. п.

Пример 3. Для уменьшения температурных неопределенностей в авиа­ ционных манометрических приборах применяют специальные темпера­ турные компенсаторы непрерывного (автоматического) действия, изго­ товленные из биметаллических стержней, состоящих из двух приваренных друг к другу полосок металла с существенно различающимися темпера­ турными коэффициентами расширения (рис. 14.6).

Рис. 14.6. Пример применения конструктивной компенсации неопределенности

температуры в авиационных манометрических приборах

звеньев, например для сборочного соединения деталей особо высокой точности, практически недостижимой методом полной взаимозаме­ няемости.

Расчет групповых допусков сводится к определению числа групп п, на которые должны быть рассортированы сопрягаемые детали, величи­ ны групповых допусков и предельных отклонений групповых размеров (рис. 14.7).

Рис. 14.7. Схема сортировки деталей на группы: а — схема определения группо­

вых допусков; б — схема соответствия комплектовочных групп

При организации нормальной ритмичной сборки изделий с исполь­ зованием метода групповой взаимозаменяемости возникает проблема обеспечения достаточным количеством собираемых деталей в каждой селективной группе. В связи с этим организация селективной сборки реально осуществима только в условиях серийного и массового произ­ водства. При этом практически важно, чтобы внутри каждой группы собираемых деталей на сборке было обеспечено одинаковое количество деталей типа «валы и втулки». Это может быть достигнуто только при условии одинаковых законов распределения размеров комплектуемых деталей (рис. 14.7, б). В противном случае на сборке скапливается боль­ шое количество некомплектных деталей из различных селективных групп. На практике в последнее время селективная сборка применяет­ ся, например, для получения резьбовых соединений с натягом, для по­ лучения подшипников высокого класса точности и т. п.

Примечание 1. Следует обратить внимание на то, что при введении в цепь компенсатора как дополнительное (N+l)-e звено следует увязывать «но­ вую» цепь по номинальным значениям (14.8).

Примечание 2. Для упрощения примем, что законы распределения пара­ метров цепи, включая компенсатор, приняты близкими к нормальному ( а , = О, К, прив = 1), коэффициенты относительного рассеяния Kt - 1.

Задача расчета компенсатора параметрической цепи сводится к опре­ делению его наибольшего и наименьшего значений при следующих

или второй задачи компенсации (см рис. 14.1) для всех возможных ва­ риантов реализации параметров цепи;

♦ обеспечен требуемый порог чувствительности компенсации, т. е. в процессе последовательного подбора размера компенсатора с «первого прохода» возможно выполнение условия А™Идасмжg Аъ.

В общем случае размер компенсатора (диапазон компенсирования замыкающего параметра цепи) можно представить в форме обычного параметра цепи:

Номинальное значение компенсатора А ®, как правило, выбирается из конструктивных или иных соображений. Например, в случае приме­ нения в качестве компенсатора набора прокладок при выборе номи­ нального значения компенсатора следует руководствоваться возмож­ ностью эксплуатации компенсатора без ущерба для него, т. е. очень тонкий компенсатор можно сломать, потерять, помять и т. д. Рекомен­ дуется номинальное значение компенсатора брать в пределах 0,5...0,8 мм.

Среднее отклонениеразмера компенсатора етк или значение смеще­

ния прогнозируемого поля допуска А °*"лаем“ по направлению к задан­ ному полю допуска Az рассчитывается по формуле

Формула (14.10) является алгебраическим выражением, знак при етк имеет значение в том смысле, что показывает направление смеще­ ния ожидаемого диапазона рассеяния параметра А"ЖИЯЖ",ис в направле­ нии заданного поля допуска ЛЕ .

Расчет значения ет к решает первую задачу компенсирования. Допуск компенсатора Tk или допуск компенсирования — это значе­

ние, на которое необходимо уменьшить ожидаемое поле рассеяния дожидаемое ^4TOgbI 0 беСПеЧИТЬ ВЫПОЛНеНИе УСЛОВИЯ 7^ > 7^ожиласмое ,Допуск компенсатора при этом равен

гр ожидаемое гр

нять, что Г1ожидаемое - тъ = Г1ожидамое. Тогда выражение (14.11) примет вид:

ожидаемое

(14.12)

Можно с определенной долей риска утверждать, что величина мак­ симальной компенсации соответствует ожидаемому диапазону рассея­

ния значения замыкающего звена параметрической цепи 7у>жндасмос) так

как компенсатор должен обеспечить гарантированно полное устране­ ние суммарной неопределенности влияющих параметров цепи Ai .

Расчет значения Тк решает вторую задача компенсирования.

Для компенсации могут использоваться прокладки, втулки, кольца, винтовые устройства, припуски на пригонку, набор деталей разной тол­ щины, эксцентрики, зазоры, деформирование деталей и др. Поля допус­ ков влияющих размеров Ai в общем случае принимают по результатам проектирования норм точности для конкретной расчетной схемы с уче­ том конструктивных, технологических, экономических и других сооб­ ражений. Существуют разного рода рекомендации по предварительно­ му выбору полей допусков влияющих размеров Ai для проектного расчета при наличии в расчетной схеме компенсаторов, пример кото­ рых приведен в табл. 14.1.

С учетом вышесказанного наибольший А*ах и наименьший А™шрас­ четные размеры компенсатора равны: